L’isola che non affonda: il ritorno

Diversi anni fa scrissi un post in cui commentavo un articolo pubblicato su “Le Scienze”. In estrema sintesi l’articolo esaminava la situazione dello stato insulare di Kiribati, considerato da tutti gli attivisti climatici del pianeta Terra, la prova provata della crisi climatica in atto: l’atollo sta scomparendo sotto i colpi dell’innalzamento del livello del mare provocato dall’uomo. Nell’articolo e nel post di commento si dimostrava che Kiribati non era in procinto di essere inghiottito dal mare e che quelli che vengono considerati effetti della crisi climatica, in realtà sono conseguenze della variabilità naturale ad alta frequenza e non effetti dell’innalzamento del livello del mare.

Della “vexata quaestio” relativa agli atolli corallini ed alla loro paventata scomparsa, per effetto del cambiamento climatico in atto e del conseguente innalzamento del livello del mare, qui su CM possono essere trovati una marea di post a firma di G. Guidi, F. Zavatti ed altri. In questo post è mia intenzione commentare un recente articolo apparso su “Science Advances” dal titolo inequivocabile:

Coral reef islands can accrete vertically in response to sea level rise

La firma è di G. Masselink, E. Beetham e P. Kench (da ora Masselink et al., 2020). L’articolo descrive la dinamica delle isole che circondano le barriere coralline e, quindi, degli atolli.

Masselink et al., 2020 prende in esame il caso di un’isola reale: l’isola di Fatato che si trova nelle vicinanze dell’atollo di Funafuti, nello stato insulare di Tuvalu. Chi ha seguito negli anni scorsi le COP, certamente ricorderà che Tuvalu è stato sempre uno dei protagonisti di queste sfortunate kermesse: i suoi rappresentanti si sono battuti allo stremo (senza grandi risultati, però) per rendere ambiziosi gli esiti delle conferenze. Per una strana legge del contrappasso lo studio di Masselink e colleghi dimostra che sarà molto difficile che Tuvalu scompaia dalla faccia della terra, come da anni paventano i suoi rappresentanti politici e diplomatici.

Masselink et al., 2020 analizza il caso dell’isola di Fatato mediante due modelli: uno matematico e l’altro fisico o, per meglio dire, sperimentale. Il modello sperimentale è stato utilizzato per convalidare gli output del modello matematico. Ci troviamo di fronte, in altre parole, ad un modello matematico i cui risultati sono sottoposti ad una verifica sperimentale, secondo la più classica metodologia galileiana.

Quando ho studiato idraulica e costruzioni idrauliche, i miei docenti introducevano le discipline, dicendo che l’idraulica è una scienza “empirica”, basata, cioè, sui risultati sperimentali. Tutte le equazioni che regolano il moto dei fluidi, difatti, sono zeppe di coefficienti sperimentali, senza i quali non saremmo in grado di progettare canali, condotte e via cantando. Veniamo, però, all’oggetto della nostra discussione.

Secondo la vulgata corrente, le isole della barriera corallina sono destinate ad essere inghiottite dal mare a causa dell’innalzamento del suo livello. Masselink et al., 2020 dimostrano che ciò non corrisponde a verità: le isole della barriera corallina non sono un complesso statico che subisce l’innalzamento del livello del mare, ma costituiscono un sistema dinamico, in grado di adeguarsi al cambiare del livello del mare.

Masselink e colleghi hanno costruito un modello in scala dell’isola di Fatato e lo hanno inserito in una vasca all’interno della quale era possibile ricreare il moto ondoso, le correnti marine e la variazione del livello del mare. Si tratta di dispositivi ampiamente collaudati che vengono utilizzati da sempre in ingegneria idraulica: data l’importanza dell’elemento empirico nell’evoluzione dei sistemi idraulici, è ormai consuetudine studiare il comportamento di un modello reale della struttura idraulica che si va a progettare, soprattutto quando si ha a che fare con un sistema complesso ed al di fuori dell’ordinarietà.

Nel caso in esame gli scienziati hanno ricostruito in scala 1:50 il profilo di una sezione trasversale dell’isola corallina e lo hanno inserito in un canale largo 60 centimetri, lungo 20 metri e profondo un metro. Sono stati ricostruiti, inoltre, anche lo zoccolo corallino su cui poggia l’isola, la pendenza a monte ed a valle della scogliera corallina e la sua rugosità: hanno incollato sabbia fine su una tela per simulare le asperità del fondo marino. L’isola è stata ricostruita mediante accumulo di materiale sciolto che simula tanto la granulometria che l’angolo di attrito dei sedimenti che la costituiscono e che è stato modellato in modo tale da riprodurre la sua topografia.

Da un punto di vista morfologico l’isola di Fatato è costituita da due creste che si elevano rispettivamente di 4,65 metri e di 4,05 metri dal substrato costituito dalla barriera corallina e che delimitano l’altopiano centrale che forma la gran parte dell’isola.

Le isole coralline come Fatato sono, essenzialmente, dei depositi di materiali sciolti costituiti da frammenti calcarei di origine biologica (gusci di molluschi triturati in modo più o meno grossolano dall’azione meccanica del moto ondoso): si tratta di mucchi di ghiaia appoggiati sulla barriera corallina. Le onde marine agiscono su questo ammasso di materiale sciolto attraverso due meccanismi: dilavamento ed accumulo. La cresta investita direttamente dalle onde subisce un dislocamento verticale ed orizzontale, in quanto le onde spostando i sedimenti (dilavamento) li accumulano in una posizione diversa, determinando una traslazione orizzontale della cresta (verso l’interno dell’isola) ed una variazione della quota della cresta (in genere un innalzamento).

Masselink et al., 2020 cerca di capire come questo meccanismo possa essere influenzato dall’aumento del livello del mare e lo fa sia mediante la simulazione sperimentale basata sul modello che ho descritto nel paragrafo precedente, sia mediante un modello matematico che viene utilizzato per descrivere il comportamento delle spiagge sottoposte all’azione del moto ondoso.

I risultati degli esperimenti e delle simulazioni numeriche sono stati utilizzati per costruire dei diagrammi che i ricercatori hanno utilizzato per confrontare anche visivamente gli esiti delle simulazioni. Tra tutti i diagrammi costruiti e riportati nell’articolo liberamente accessibile, quello che mi è parso maggiormente significativo, è  riportato nella figura 1 di Masselink et al. 2020. Nel seguito si riporta la parte grafica della figura 1 degli autori, mentre la didascalia è stata rielaborata da chi scrive, per sintetizzare quella originale, adeguandola allo scopo divulgativo di questo commento. Come si può facilmente constatare, il modello sperimentale  e quello matematico danno risultati del tutto sovrapponibili, per cui si convalidano a vicenda.

La simulazione matematica e quella sperimentale dimostrano che il profilo planimetrico ed altimetrico dell’isola di Fatato cambia con l’aumentare del livello del mare: la quota delle due creste cresce al crescere del livello del mare. Detto in altri termini l’isola si “adatta” dinamicamente all’aumento del livello del mare sia dal punto di vista planimetrico che altimetrico. La prima cresta, infatti, si sposta in orizzontale ed in verticale, consentendo all’isola di non essere sommersa dalle acque dell’oceano.

Questo è, in estrema sintesi, il risultato più significativo che emerge dalla lettura di Masselink et al., 2020. Fermarsi qui, però, sarebbe riduttivo, in quanto lo studio consente di giungere ad altre significative conclusioni.

La prima considerazione riguarda la capacità dell’isola di adattarsi all’aumento del livello del mare ed alla sua tempestosità. Come appare logico, le isole coralline sono in grado di evitare la sommersione fino ad un certo punto: superato un certo livello di aumento del livello del mare, non c’è adattamento dinamico che tenga e, quindi, l’isola viene sommersa. E’ importante, inoltre, il tasso di variazione del livello del mare: se la velocità di variazione del livello del mare è bassa, l’isola è in grado di reagire in modo dinamico all’innalzamento, in caso contrario essa tende a distruggersi, in quanto i processi di dislocamento sarebbero troppo veloci e non consentirebbero il consolidamento dei sedimenti.

La seconda considerazione riguarda una differenza essenziale tra i modelli (sperimentale e matematico) e la realtà. L’isola corallina di cui si è considerato il comportamento, è un meccanismo molto semplice, in quanto costituito da materiale sciolto che può essere dislocato orizzontalmente e verticalmente. L’isola reale presenta delle falde acquifere, una vegetazione e la presenza di fauna  ed abitanti. Come reagirebbero i sistemi biologici ai cambiamenti dinamici dell’isola? Questo non ce lo può dire una semplice simulazione, ma la simulazione consente di predisporre una serie di misure di adattamento che possono ridurre in modo significativo i disagi per le comunità biologiche che vivono sulle isole coralline. Le simulazioni hanno consentito di accertare, per esempio, che è del tutto sbagliato costruire delle barriere difensive per limitare l’azione delle onde sulle coste delle isole coralline. Esse infatti annullano le dinamiche naturali che consentono alle isole coralline di adattarsi alle variazioni del livello del mare, accelerando, invece di rallentarlo, il processo di distruzione dell’isola.

I risultati conseguiti da Masselink et al., 2020 sono, a mio avviso, estremamente importanti perché consentono di definire una serie di condizioni fisiche di base che semplificano l’approccio alla progettazione degli interventi atti a consentire l’adattamento alle variazioni che i cambiamenti climatici (antropici o naturali che siano) impongono al modo di vivere delle popolazioni che abitano le isole e gli atolli corallini. E questo è enormemente più importante delle lamentazioni che hanno caratterizzato fino ad oggi l’approccio alle problematiche che affliggono quelle popolazioni. Per quel che mi riguarda, i processi di mitigazione del cambiamento climatico sono una pia illusione, per cui ogni contributo che ci consenta di individuare i provvedimenti di adattamento da porre in atto, sono i benvenuti. E Masselink et al., 2020 va in questa direzione.

E per chiudere non riesco a trovare parole diverse da quelle che usai cinque anni fa come chiosa dell’articolo “L’isola che non affonda”.

Un articolo molto bello quello di Masselink e colleghi che in modo obbiettivo discute un problema molto serio e che dovrebbe essere letto da tutti: “scettici” e “salvatori-del-mondo”. In particolare dovremmo smetterla di scannarci a vicenda sulla base dell’ideologia e cominciare a discutere seriamente, sulla base delle acquisizioni della scienza, delle policy di adattamento al cambiamento climatico. L’obiettivo di ridurre le emissioni di CO₂, stanti i risultati delle misure effettuate, mi sembra del tutto illusorio: decenni di applicazione del protocollo di Kyoto  non hanno ridotto di una virgola il trend di aumento della CO₂ atmosferica che, oggi come oggi, si è portata stabilmente al di sopra delle 400 ppmv. Sarebbe opportuno, pertanto, porre in atto tutta una serie di iniziative per individuare le politiche di aumento della resilienza del sistema alle nuove condizioni climatiche (ammesso che siano veramente nuove). E farlo in modo sereno, non come oggi in cui chi invita alla prudenza è visto come un criminale e chi invoca misure draconiane è additato come ottenebrato dall’ideologia: come al solito “in medio stat virtus”.